ОиФ Часть 2

11

Объем свай не вычитается из объема Vусл. При подсчете веса грунта в условном фундаменте Gгр.усл. не учитывается увелечение его удельного веса срупл за счет

уплотнения при забивке свай.

Принимается, что Gгр.усл.=Vгр.усл ср Vгр. усл. Vсв срупл

в) Нагрузки от собственного веса всех составных частей условного фундамента и от сооружения:

-ростверка и всей надростверковой конструкции, то есть всей стены подвала, включая ее часть, расположенную выше отметки DL:

Q=Qp+Qнк=45,36 кН (определены ранее в п.6)

-части пола подвала Qчпп=Vчпп б 0,154 22 3,39 кН;

-свай (1,84 сваи с рабочей длиной lсв=5,9 м, из которых 1,6 м – в

водонасыщенном грунте): Qсв=[0,32(5,9-1,6)·24+0,32·1,9(24-10)] 1,84 =21,49 кН;

-грунта в объеме условного фундамента: Qгр=Vгр.усл. II ,ср. усл. ;

7.2 Вычисление расчетного сопротивления R по формуле (7) СНиП [6] для глины тугопластичной (V слой), залегающей под подошвой условного фундамента.

1,2 1,0 0,36 1 2,14 19,5 2,43 6,66 17,17 1,43 1,7 17,17 4,99 40 R= 1,0

1,09 15,02 277,88 41,74 199,6 534,24 кПа.

Условие р≤R выполняется: 391,6< 534,24. Расчет осадки методами, основанными на теории линейного деформирования грунта, правомерен, поэтому далее производится расчет осадки методом послойного суммирования или методом эквивалентного слоя. (см. пример 14).

12

Пример 11. Отдельный свайный фундамент под колонну наружной стены жилого дома с подвалом

Исходные данные. Жилой дом каркасного типа имеет наружные стены, опирающиеся через продольные ригели на ряды колонн сечением 40×40см с шагом 6м. Высота дома Н=27 м, длина L=36 м. Под всем домом имеется подвал. Абсолютная отметка пола 1-го этажа 162.15 м (±0.00), пола подвала – 159.95 (- 2.20). Толщина пола подвала 0,2 м. Толщина ограждающих панелей подвала – 0,3м. Планировочная отметка DL на 0,6 м ниже отметки пола 1-го этажа и совпадает с отметкой природного рельефа NL=161.55. Расчетная нагрузка на одну колонну, собранная до отметки низа пола 1-го этажа (-0,2 м) составляет NII 745 кН. Уровень грунтовых вод WL находится на глубине 6,4 м от отметки

природного рельефа.

Инженерно-геологические условия в объеме, необходимом для решения данного примера показаны на рис. 11.1. Фундамент необходимо спроектировать в сборно-монолитном варианте.

1.Определение расчетной нагрузки, передающейся на свайный фундамент.

Расчетная нагрузка, приведенная в исходных данных примера NII 745кН

используется в расчете по второй группе предельных состояний – по деформациям при расчете осадки. Но когда определяется необходимое количество свай, производится расчет свай в составе фундамента по несущей способности грунта основания свай и определяются окончательные размеры ростверка, необходимо использовать нагрузку N I - для расчета по первому

предельному состоянию. В рассматриваемом случае ее получают приближенно путем умножения известной нагрузки NII на обобщенный коэффициент

перегрузки, равный 1,2 т.е. NI NII 1,2 745кН 1,2 894кН.

2. Назначение предварительной глубины заложения ростверка и решение надростверковой конструкции.

По конструктивным особенностям здания (см. информацию в исходных данных примера: отметкам пола 1-го этажа, пола подвала, поверхности планировки и подготовленном на ее основе рис.11.1), глубина заложения ростверка d p от планировочной отметки 161.55 определяется по вычислению:

d p 2,2 0,2 0,6 0,5 - 0,6 2,9 м,

где 2,2 – расстояние от отметки пола 1-го этажа до пола подвала; 0,2 – толщина пола пола подвала; 0,6 – высота подколонника (башмака); 0,5 – высота ростверка;

0,6 – высота цоколя (расстояние от отм. 0.00 до отм. NL, DL).

13

14

Выбор конструкции свайного фундамента.

Вид свай и тип свайного фундамента выбирают в зависимости от назначения, конструктивных и технологических особенностей сооружения и условий его эксплуатации, расчетных нагрузок, действующих на фундаменты, инженерно-геологических условий, метода погружения свай, техникоэкономических показателей, местных условий строительства.

В условиях данного примера при относительно небольших нагрузках и существующих инженерно-геологических условиях наиболее целесообразны забивные сваи.

Длина свай назначается исходя из инженерно-геологических условий. Нижний конец свай должен погружаться в грунт с достаточно высоким расчетным сопротивлением Ro на глубину не менее 1…1,5 м. В твердые

глинистые грунты, плотные гравелистые, крупные и средней крупности пески допускается заглубление на 0,5 м. Исходя из сказанного выбираем типовую железобетонную забивную сваю длинной l 6,0 м, квадратного сечения 30×30

см марки С 60.30, у которой нижний конец забивается в песок мелкий, средней плотности, водонасыщенный на глубину 2,4 м. Заделку сваи в ростверк, так как нагрузка центрально приложенная, принимаем минимальной, равной 0,1 м. Рабочую длину сваи составляет расстояние от подошвы ростверка до начала заострения, т.е. без учета длины острия, которая в длину сваи не входит. Исходя из этого расчетная рабочая длина сваи lсpb 6 м 0,1 м 5,9 м.

3. Определение несущей способности одиночной сваи по грунту Fd и расчетной нагрузки Pсb на одну сваю.

Несущая способность по грунту одиночной забивной висячей сваи определяется по формуле (8) [9]:

Fd c ( CR R A u cf fi hi ) .

Расшифровка формулы в предыдущем примере.

По таблицам 1, 2 [9] (Приложение, табл.12 и 13) определяем расчетное сопротивление под нижним концом сваи R и расчетные сопротивления по боковой поверхности сваи f i слоев грунта, через которые проходит свая, (рис.

11.1).

Расчетное сопротивление R под нижним концом сваи для песка мелкого, средней плотности при глубине погружения нижнего конца сваи от природного рельефа z = 8,8 м составляет R = 2520 кПа.

Сопротивление грунта fi по боковой поверхности:

-в суглинке мягкопластичном с IL 0,54 на глубине расположения

15

16

-в песке мелком на глубине расположения середины слоя

z3 7,0 м……………………………………….……………. f3 43 кПа; -в песке мелком на глубине расположения середины слоя z4 8,2 м

...…………………………………………………… f4 44,2 кПа;

Примечание: согласно [9], примечание к табл. 2 при прохождении сваи через однородный слой мощностью>2м, он для определения fi расчленяется на части толщиной не более 2м.

Используя найденные значения R и fi, вычисляем несущую способность сваи по грунту Fd

Fd 1 [2520 0,09 1,2 1(19 1,7 12,5 1,8 43 1,2 44,2 1,2)] 418 кН.

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю по грунту, составит:

где k - коэффициент надежности по грунту.

В данном случае k 1,4 так как Fd определена расчетом с использованием табличных значений R и f ([9] п. 3.10).

4. Определение необходимого числа свай в свайном фундаменте, размещение их в плане, определение плановых размеров ростверка.

Необходимое количество свай определяется приближенно по формуле:

где: NI – расчетная нагрузка для расчета по первому предельному состоянию, передаваемая сооружением на подвальную часть колонны;

d – диаметр (сторона) квадратной сваи м;

h – высота ростверка и стеновой части фундамента (надростверковой

проектируем свайный фундамент из 4 свай. Расстояние между сваями принимаем равным 3d, чтобы получить минимальные размеры ростверка. Расстояние от края сваи до края ростверка – 0,1 м. Тогда ширина b и длина l квадратного монолитного ростверка будут равны:

b l 2 0,15 2 0,1 0,9 1,4 м (рис. 11.2).

17

5. Определение высоты ростверка.

Высота ростверка, назначенная ориентировочно, проверяется затем из условия прочности ростверка на продавливание и изгиб. В данном случае продавливание колонной невозможно, так как площадь основания гипотетической пирамиды продавливания значительно больше площади межсвайного пространства. Также невозможно продавливание сваями в условиях, когда площадью подколонника перекрывается весь свайный куст. При ширине ростверка 1,4 м и общей высоте ростверка и подколонника 1,1 м ростверк не работает на изгиб.

Принимаем высоту ростверка из конструктивных соображений hp 0,5 м.

6. Проверка выполнения условия расчета основания одиночной сваи по первому предельному состоянию.

Для этого находим фактическую вертикальную нагрузку F, приходящуюся

на одну сваю, и сравниваем ее с ранее полученной расчетной нагрузкой Pсb (см.

п.6 предыдущего примера).

F NI 1,2(Qp G) , n

где: Qp – нормативный вес ростверка и надростверковой конструкции (подколонника, колонны, подвальных панелей, пола подвала):

Qp (1,42 0,5 1,22 0,6 0,42 1,9 0,3 2,4 6) 24 (1,4 0,9 0,42 ) 22

[(0,98 0,86 0,3 4,32) 24 1,1 22 155,04 24,2 179,24 кН.

G – нормативная нагрузка от веса грунта на поверхности ростверка G Vгp cp , где Vгp - объем грунта;

G 1,42 1,22 0,6 0,2 1,4 1,8 18,85 0,31 0,5 18,85 15,27кН

1,2 – коэффициент перевода нормативной нагрузки в расчетную для первого предельного состояния

n – количество свай

F 282кН Pcb 299кН

Условие первого предельного состояния выполняется.

Далее следует рассчитать основание фундамента по второму предельному состоянию (по деформациям) и убедиться в том, что полученные осадка и относительная разность осадок не превышают их предельных значений, приведенных в приложении 4 СНиП [6] (Приложение, табл.8).

18

7. Определение среднего вертикального давления р под подошвой условного фундамента и проверка выполнения условия р≤R.

Для расчета осадки необходимо вначале определить давление p на грунт под подошвой условного свайного фундамента, то есть в плоскости нижних концов свай (рис. 11.1) и убедиться, что оно не превышает расчетного сопротивления R этого грунта,

pII N II Qф Qгp R ,

Aусл

где NII – нормативная вертикальная нагрузка на отметке низа пола первого этажа ( 0,2 ); Qф – собственный вес колонны, подколонника, ростверка, свай; Qгр - вес

грунта в объеме условного фундамента; Aусл – площадь подошвы условного фундамента.

Для отдельно стоящего прямоугольного фундамента Aусл bусл lусл, для квадратного фундамента Aусл b2 усл .

8.1Определение ширины условного фундамента bусл и площади его

подошвы Aусл.

bусл C p 2 d2 2 lcb tg 4cp ,

где Сp – расстояние между рядами свай, d – диаметр (сторона) квадратной сваи,

lcb – рабочая длина сваи

сp - среднее значение угла внутреннего трения φ слоев грунта в пределах рабочей длины сваи

19

8.2. Определение среднего давления р под подошвой условного фундамента.

Для этого собираются нагрузки от собственного веса всех составных элементов, входящих в объем условного фундамента: грунта - Qгp ,свай – Qcв,

ростверка – Qp, подколонника с нижней частью колонны в нем - Qп. Кроме того учитываются нагрузки от конструктивных элементов свайного фундамента, находящихся над поверхностью условного фундамента, то есть выше низа пола

подвала (рис. 11.1): колонны - Qk, ограждающих панелей подвала - Qп, а так же пригрузки от пола подвала - Qпп и грунта с внешней стороны подвальных

панелей – G. Пригрузки Qпп и G рассчитываются по их проекциям в пределах площади условного фундамента.

Qгp Vгp cp (Vусл.ф Vcв Vp Vп) cp

Vгр, Vусл.ф, Vcв, Vp, Vп - объемы соответственно: грунта в условном фундаменте, условного фундамента, свай, ростверка, подколонника.

cp - средневзвешенное значение удельного веса грунта в объеме

1137,11 16,16кН/м3

Vусл Aусл hусл 2,272 7 36,1 м3

Vcв 0,32 5,9 4 2,12 м3 Vp 1,42 0,5 0,98 м3

Vп 1,22 0,6 0,86 м3

Объем грунта в условном фундаменте:

Vrp 36,1 - 2,12 - 0,98 - 0,86 32,14 м3 .

Нагрузки от составных элементов условного фундамента: Вес грунта в условном фундаменте:

Qгp Vгp cp 32,14 16,16 519,38 кН

Вес свай Qcb Vcb жб 2,12 24 50,88 кН

Вес ростверка Qp Vp жб 0,98 24 23,52кН Вес подколонника Qп Vп жб 0,86 24 20,64 кН

Нагрузки от конструктивных элементов свайного фундамента над поверхностью условного фундамента.

Вес колонны Qк Vк жб 0,42 2,0 24 7,68 кН

Вес ограждающих подвальных панелей Qп Vп жб 0,3 6 2,4 24 103,68 кН Пригрузка от пола подвала

Qпп Vпп жб (2,27 1,34 0,42 )0,2 24 13,83 кН

20

Пригрузка грунтом поверхности условного фундамента с наружной стороны ограждающих подвальных панелей

G V cpп 2,27 0,63 1,8 18,7 48,14 кН.

стороны панелей над поверхностью условного фундамента.

Среднее вертикальное давление рII от всех нагрузок под подошвой условного свайного фундамента.

15325,15,8 297,63 êÏà

8.3.Определение расчетного сопротивления грунта R под подошвой условного свайного фундамента.

По формуле (7) СНиП 2.02.01-83 [6] вычисляем расчетное сопротивление R и проверяем выполнения условия p R , как права на расчет осадки на основе

взаимодействии с основанием при гибкой конструктивной схеме здания γс2=1;

коэффициент k=1, так как характеристики грунта φ и с определены экспериментально.

Коэффициенты M ; Mq ; Mc определяем по табл.4 [6] для значения угла

II 28 : M 0,98; M q 4,93; M c 7,40.

b – ширина условного фундамента = 2,27 м.

II - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих

ниже подошвы условного фундамента. В данном случае один грунт – песок мелкий, средней плотности насыщенной водой.

'II - то же, но выше подошвы условного фундамента, от подошвы до планировочной отметки.